- •Предисловие
- •Глава 1. Предмет и задачи метрологии
- •1.1. Предмет метрологии
- •1.2. Структура теоретической метрологии
- •1.3. Краткий очерк истории развития метрологии
- •Глава 2. Основные представления теоретической метрологии
- •2.1. Физические свойства и величины
- •2.1.1. Классификация величин
- •2.1.2. Свойства, проявляющие себя только в отношении эквивалентности. Понятие счета
- •2.1.3. Интенсивные величины, удовлетворяющие отношениям эквивалентности и порядка. Понятия величины и контроля
- •2.1.4. Экстенсивные величины, удовлетворяющие
- •Отношениям, эквивалентности, порядка и
- •Аддитивности. Понятия о единице величины и
- •Измерении
- •2.1.5. Шкалы измерений
- •2.2. Измерение и его основные операции
- •2.3. Элементы процесса измерений
- •2.4. Основные этапы измерений
- •2.5. Постулаты теории измерений
- •2.6. Классификация измерений
- •2.7. Понятие об испытании и контроле
- •Глава 3. Теория воспроизведения
- •3.2. Принципы построения систем единиц физических величин
- •3.3. Международная система единиц (система си)
- •3.4. Воспроизведение единиц физических величин и передача их размеров
- •3.4.1. Понятие о единстве измерений
- •3.4.2. Эталоны, единиц физических величин
- •3.4.3. Поверочные схемы
- •3.4.4. Способы поверки средств измерений
- •3.4.5. Стандартные образцы
- •3.5. Эталоны единиц системы си
- •Глава 4. Основные понятия теории погрешностей
- •4.1. Классификация погрешностей
- •4.2. Принципы оценивания погрешностей
- •4.3. Математические модели и характеристики погрешностей
- •4.4. Погрешность и неопределенность
- •4.5. Правила округления результатов измерений
- •Глава 5. Систематические погрешности
- •5.1. Систематические погрешности и их классификация
- •5.2. Способы обнаружения и убтранения систематических погрешностей
- •Глава 6. Случайные погрешности
- •6.1. Вероятностное описание случайных погрешностей
- •6.2. Числовые параметры законов распределения
- •6.2.1. Общие сведения
- •6.2.2. Понятие центра распределения
- •6.2.3. Моменты распределений
- •6.2.4. Энтропийное значение погрешности
- •6.3. Основные законы распределения
- •6.3.1. Общие сведения
- •6.3.2. Трапецеидальные распределения
- •6.3.3. Экспоненциальные распределения
- •6.3.4. Нормальное распределение (распределение Гаусса)
- •6.3.5. Уплощенные распределения
- •6.3.6. Семейство распределений Стъюдента
- •6.3.7. Двухмодальные распределения
- •6.4. Точечные оценки законов распределения
- •6.5. Доверительная вероятность и доверительный интервал
- •Глава 7. Грубые погрешности и методы их исключения
- •7.1. Понятие о грубых погрешностях
- •7.2. Критерии исключения грубых погрешностей
- •Глава 8. Обработка результатов измерений
- •8.1. Прямые многократные измерения
- •8.1,1. Равноточные измерения
- •8.1.2. Идентификация формы распределения результатов измерений
- •8.2. Однократные измерения
- •8.3. Косвенные измерения
- •8.4. Совместные и совокупные измерения
- •Глава 9. Суммирование погрешностей
- •9.1. Основы теории суммирования погрешностей
- •9.2. Суммирование систематических погрешностей
- •9.3. Суммирование случайных погрешностей
- •9.4. Суммирование систематических и случайных погрешностей
- •9.5. Критерий ничтожно малой погрешности
- •Глава 10. Измерительные сигналы
- •10.1. Классификация сигналов
- •10.1.1. Классификация измерительных сигналов
- •10.1.2. Классификация помех
- •10.2. Математическое описание измерительных сигналов
- •10.3. Математические модели элементарных измерительных сигналов
- •10.4. Математические модели сложных измерительных сигналов
- •10.5. Квантование и дискретизация измерительных сигналов
- •10.6. Интегральные параметры периодического сигнала
- •Глава 11. Средства измерений
- •11.1. Понятие о средстве измерений
- •11.2. Статические характеристики и параметры средств измерений
- •11.3. Динамические характеристики и параметры средств измерений
- •11.4. Классификация средств измерений
- •11.5. Элементарные средства измерений
- •11.6. Комплексные средства измерений
- •11.6.1. Измерительные приборы и установки
- •11.6.2. Измерительные системы и измерительно-вычислительные комплексы
- •11.7. Моделирование средств измерений
- •11.7.1. Структурные элементы и схемы средств измерений
- •11.7.2. Структурная схема прямого преобразования
- •11.7.3. Уравновешивающее преобразование
- •11.7.4. Расчет измерительных каналов средств измерений
- •Глава 12. Метрологические
- •12.2. Метрологические характеристики, предназначенные для определения результатов измерений
- •12.3. Метрологические характеристики погрешностей средств измерений
- •12.4. Характеристики чувствительности средств
- •Измерений к влияющим величинам.
- •Неинформативные параметры выходного
- •Сигнала
- •12.5. Нормирование динамических характеристик средств измерений
- •12.6. Метрологические характеристики влияния на инструментальную составляющую погрешности измерения
- •12.7. Комплексы нормируемых метрологических характеристик средств измерений
- •12.8. Расчет погрешностей средств измерений по нормированным метрологическим характеристикам
- •12.9. Классы точности средств измерений
- •Глава 13. Метрологическая надежность средств измерений
- •13.1. Основные понятия теории метрологической надежности
- •13.2. Изменение метрологических характеристик средств измерений в процессе эксплуатации
- •13.3. Математические модели изменения во времени погрешности средств измерений
- •13.3.1. Линейная модель изменения погрешности
- •13.3.2. Экспоненциальная модель изменения погрешности
- •13.3.3. Логистическая модель изменения погрешности
- •13.4. Показатели метрологической надежности средств измерений
- •13.5. Метрологическая надежность и межповерочные интервалы
- •Заключение
- •Приложение 1. Статистические таблицы
- •Приложение 2. Список основных государственных стандартов и нормативных документов в области метрологии
- •Приложение 3. Рабочая программа по курсу "Теоретическая метрология" специальности 190800 "Метрология и метрологическое обеспечение"
- •Тема 1. Предмет и задачи метрологии
- •Тема 2. Основные представления теоретической метрологии
- •Тема 3. Теория воспроизведения единиц физических величин и передачи их размеров (теория единства измерений)
- •Тема 4. Погрешности измерений
- •Тема 5. Систематические погрешности
- •Тема 6. Случайные погрешности
- •Тема 7. Грубые погрешности и методы их исключения
- •Тема 8. Обработка результатов измерений
- •Тема 9. Суммирование погрешностей
- •Тема 10. Измерительные сигналы
- •Тема 11. Средства измерений
- •Тема 12. Метрологическая служба Российской Федерации
- •Литература
- •Глава 1. Предмет и задачи метрологии 6
- •Глава 2. Основные представления 15
- •Глава 3. Теория воспроизведения 55
- •Глава 4. Основные понятия теории 87
- •Глава 5. Систематические погрешности 105
- •Глава 6. Случайные погрешности 118
- •Глава 7. Грубые погрешности 143
- •Глава 12. Метрологические 266
- •Глава 13. Метрологическая надежность средств измерений 292
- •105318, Москва, Измайловское ш., 4
- •432980, Г. Ульяновск, ул. Гончарова, 14
Приложение 2. Список основных государственных стандартов и нормативных документов в области метрологии
П2.1. Государственные стандарты
ГОСТ 8.009-84 ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений.
ГОСТ 8.016--81 ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерения плоского угла.
ГОСТ 8.019-85 ГСИ. Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений тангенса угла потерь.
ГОСТ 8.021-84 ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная первичная схема для средств измерения массы.
ГОСТ 8.022-91 ГСИ. Государственный первичный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений силы постоянного электрического тока в диапазоне 110-16 - 30 А.
ГОСТ 8.023-90 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений световых величин непрерывного и импульсного излучения.
ГОСТ 8.027-89 ГСИ. Государственный первичный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений электродвижущей силы и постоянного напряжения.
ГОСТ 8.028-86 ГСИ. Государственный первичный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений электрического сопротивления.
ГОСТ 8.029-80 ГСИ. Государственный первичный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений индуктивности.
ГОСТ 8.050-73 ГСИ. Нормальные условия выполнения линейных и угловых измерений.
ГОСТ 8.057-80 ГСИ. Эталоны единиц физических величин. Основные положения.
ГОСТ 8.061-80 ГСИ. Поверочные схемы. Содержание и построение.
ГОСТ 8.065-85 ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений силы.
ГОСТ 8.109—83 ГСИ, Государственный первичный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений коэффициента амплитудной модуляции высокочастотных колебаний.
ГОСТ 8.132-74 ГСИ. Государственный первичный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений силы тока 0,04-300 А в диапазоне частот 0,1-300 МГц.
ГОСТ 8.144-75 ГСИ. Государственный специальный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений магнитной индукции в диапазоне 0,05-2 Тл.
ГОСТ 8.157-75 ГСИ. Шкалы температурные практические.
ГОСТ 8.188-85 ГСИ. Государственный первичный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений магнитной индукции в диапазоне 0,1—10 Тл.
ГОСТ 8.207-76 ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения.
ГОСТ 8.256—77 ГСИ. Нормирование и определение динамических характеристик аналоговых средств измерения. Основные положения.
ГОСТ 8.268—77 ГСИ. Методика выполнения измерений при определении статических магнитных характеристик магнитотвердых материалов.
ГОСТ 8.310—90 ГСИ. Государственная служба стандартных справочных данных. Основные положения.
ГОСТ 8.315-97 ГСИ. Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Основные положения.
ГОСТ 8.371-80 ГСИ. Государственный первичный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений электрической емкости.
ГОСТ 8.372-80 ГСИ. Эталоны единиц физических величин. Порядок разработки, утверждения, регистрации, хранения и применения.
ГОСТ 8.377-80 ГСИ. Материалы магнитомягкие. Методики выполнения измерений при определении статических магнитных характеристик. "
ГОСТ 8.381-80 ГСИ. Эталоны. Способы выражения погрешностей.
ГОСТ 8.395-80 ГСИ. Нормальные условия измерений при поверке. Общие требования.
ГОСТ 8.401-80 ГСИ. Классы точности средств измерений. Общие требования.
ГОСТ 8.417-82 ГСИ. Единицы физических величин.
ГОСТ 8.498-83 ГСИ. Государственный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений электрической добротности.
ГОСТ 8.508-84 ГСИ. Метрологические характеристики средств измерений и точностные характеристики средств автоматизации ГСП. Общие методы оценки и контроля.
ГОСТ 8.558-93 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерения температуры.
ГОСТ Р 8.563-96 ГСИ. Методики выполнения измерений.
ГОСТ Р 8.568—97 ГСИ. Аттестация испытательного оборудования.
ГОСТ 1954-82 Меры электродвижущей силы. Элементы нормальные. Общие технические условия.
ГОСТ 2575-88. Меры плоского угла призматические. Общие технические условия.
ГОСТ 9038—90. Меры длины концевые плоскопараллельные. Технические условия.
ГОСТ 12119-80. Сталь электротехническая. Методы определения магнитных и электрических свойств.
ГОСТ 12635-67. Материалы магнитомягкие высокочастотные. Методы испытаний в диапазоне частот от 10 кГц до 1МГц.
ГОСТ 12636-67. Материалы магнитомягкие высокочастотные. Методы испытаний в диапазоне частот от 1 до 200 МГц.
ГОСТ 12637-67. Материалы магнитомягкие высокочастотные. Методы испытаний в диапазоне частот от 200 до 2000 МГц.
ГОСТ 12997-84. Изделия ГСП. Общие технические условия.
ГОСТ 13033-84. ГСП. Приборы и средства автоматизации электрические аналоговые. Общие технические условия.
ГОСТ 14014-91. Приборы и преобразователи измерительные цифровые напряжения, тока, сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний.
ГОСТ 16263-70. ГСИ. Метрология. Термины и определения.
ГОСТ 16465-70. Сигналы радиотехнические измерительные. Термины и определения
ГОСТ 16504-81. Система государственных испытаний продукции. Испытание и контроль качества продукции. Основные термины и определения.
ГОСТ 18242-72. Статистический приемочный контроль по альтернативному признаку. Планы контроля.
ГОСТ 18353—79. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов.
ГОСТ 20504—81. Система унифицированных типовых конструкций агрегатных комплексов ГСП. Типы и основные размеры.
ГОСТ 20906-75. Средства измерений магнитных величин. Термины и определения.
ГОСТ 22261—94. Средства измерения электрических и магнитных величин. Общие технические условия.
ГОСТ 23217—78. Приборы электроизмерительные аналоговые с непосредственным отсчетом. Наносимые условные обозначения.
ГОСТ 24026—80. Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и определения.
ГОСТ 24289-80. Контроль неразрушающий вихретоковый. Термины и определения.
ГОСТ 24450-80. Контроль неразрушающий магнитный. Термины и определения.
ГОСТ 24555—81. Система государственных испытаний продукции. Порядок аттестации испытательного оборудования. Основные положения.
ГОСТ 24855-81. Преобразователи измерительные тока, напряжения, мощности, частоты, сопротивления аналоговые. Общие технические условия.
П2.2. Рекомендации по метрологии
МИ 81-76. Методика планирования наблюдений и оценки показателей надежности.
МИ 83-76. Методика определения параметров поверочных схем.
МИ 187-86. Методика. Критерии качества поверки средств измерений.
МИ 188-86. Методика установления допускаемой погрешности поверки средств измерений.
МИ 222-80. Методика расчета метрологических характеристик измерительных каналов информационно-измерительных систем по метрологическим характеристикам компонентов.
МИ 641-84. Расчет значений критериев качества поверки средств измерений методами программного моделирования.
МИ 1202-86 ГСП. Приборы и преобразователи измерительные напряжения, тока и сопротивления цифровые. Общие требования к методике поверки.
МИ 1317-86. Результаты и характеристики погрешностей измерений. Форма представления. Способы использования при испытании образцов продукции и контроля их параметров.
МИ 1428-86. Нормируемые метрологические характеристики стандартных образцов магнитных свойств.
МИ 1552-86 ГСИ. Измерения прямые однократные. Оценивание погрешностей результатов измерений.
МИ 1604-87 ГСИ. Меры длины концевые плоскопараллельные. Общие требования к методикам поверки.
МИ 1872—88 ГСИ. Межповерочные интервалы образцовых средств измерений. Методика определения и корректировки.
МИ 1888-88 ГСИ. Нормальные условия измерений в гибких производственных системах.
МИ 1918-88. Магнитные характеристики образцов магнитомяг-ких сплавов. Методика выполнения измерений в диапазоне частот 50 Гц-20 кГц.
МИ 1935-88 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений электрического напряжения до 1000 В в диапазоне частот 110-2 - 3109 Гц.
МИ 1949—88 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений угла фазового сдвига между двумя электрическими напряжениями в диапазоне частот 110-2 - 2107 Гц.
МИ 1951-89 ГСИ. Динамические измерения. Термины и определения.
МИ 1967—89 ГСИ. Выбор методов и средств измерений при разработке методик выполнения измерений. Общие положения.
МИ 2005-89 ГСИ. Порядок проведения работ по взаимному признанию государственных испытаний и поверки средств измерений.
МИ 2060-90 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерения длины в диапазоне 110 6 - 50 м и длин волн в диапазоне 0,2-50 мкм.
МИ 2083-90 ГСИ. Измерения косвенные. Определение результатов измерений и оценивание их погрешностей.
МИ 2090-99 ГСИ. Определение динамических характеристик линейных аналоговых средств измерений с сосредоточенными параметрами. Общие положения.
МИ 2091-90 ГСИ. Измерения физических величин. Общие требования.
МИ 2097-90 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений электрической емкости в диапазоне частот 1-100 МГц.
МИ 2168-91 ГСИ. ИИС. Методика расчета метрологических характеристик измерительных каналов по метрологическим характеристикам линейных аналоговых компонентов.
МИ 2174-91 ГСИ. Аттестация алгоритмов и программ обработки данных при измерениях. Основные положения.
МИ 2175-91 ГСИ. Градуировочные характеристики средств измерений. Методы построения, оценивание погрешностей.
МИ 2177-91 Измерения и измерительный контроль. Сведения о погрешностях измерений в конструкторской и технической документации.
МИ 2187—92 ГСИ. Межповерочные и межкалибровочные интервалы средств измерений. Методика определения.
МИ 2230-92 ГСИ. Методика количественного обоснования поверочных схем при их разработке.
МИ 2232-92 ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Оценивание погрешности измерений при ограниченной исходной информации.
МИ 2233-92 ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Основные положения. МИ 2246—93 ГСИ. Погрешности измерений. Обозначения. МИ 2258—93 ГСИ. Стандартные образцы. Оценивание метрологических характеристик с использованием эталонов и образцовых средств измерений.
МИ 2301—94 ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Методы и способы повышения точности измерений.
МИ 2307-94 ГСИ. Программа и методика ускоренных испытаний с целью подтверждения межповерочных интервалов.
МИ 2365-96 ГСИ. Шкалы измерений. Основные положения. Термины и определения.
МИ 2377-96 ГСИ. Разработка и аттестация методик выполнения
измерений.
МИ 2378-96 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений магнитных потерь в магнитомягких материалах в диапазоне частот от 50 до 2105 Гц.
П2.3. Руководящие документы
РД 50-160-79. Внедрение и применение ГОСТ 8.417-81 "ГСИ. Единицы физических величин".
РД 50-206-80. Нормирование и определение метрологических характеристик измерительных преобразователей кода в постоянное напряжение и ток.
РД 50-453-84. Характеристики погрешности средств измерений в реальных условиях эксплуатации. Методы расчета.
РД 50-489—84. Образцовые 3-го разряда меры магнитного потока (стандартные образцы) и рабочие установки для измерений параметров магнитомягких и слабомагнитных материалов. Методы и средства поверки.
РД 50-660—88 ГСИ. Документы на методики средств измерений.
П2.4. Правила по метрологии
ПР 50.2.002—94 ГСИ. Порядок осуществления государственного метрологического надзора за выпуском, состоянием и применением средств измерений, аттестованных методиками выполнения измерений, эталонами и соблюдением метрологических правил и норм.
ПР 50.2.006—94 ГСИ. Поверка средств измерений. Организация и порядок проведения.
ПР 50.2.016-94 ГСИ. Российская система калибровки. Требования к выполнению калибровочных работ.
ПР 50.2.017—94 ГСИ. Положение о Российской системе калибровки.
ПР РСК 002-95 ГСИ. Калибровочные клейма.
П2.5. Правила по межгосударственной стандартизации
ПМГ 02—93. Типовое положение о межгосударственном техническом комитете по стандартизации.
ПМГ 18-96 — Межгосударственная поверочная схема для средств измерений времени и частоты.
Более детальную информацию о нормативных документах в области метрологии можно найти в [117].
